JP2008153655A - Wafer inspection equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はウエハ検査装置、特にウエハ表面への照明光線路内に照明光線を照射するための1以上の照明装置を含むウエハ検査装置に関する。さらに、検出光線路を規定し、所定のスペクトル感度を持つ検出装置を備える。検出装置はウエハ表面上の1以上の照明範囲のデータを記録する。ここでは、ウエハ表面から来る光は複数の異なるスペクトル範囲を持ちうる。 The present invention relates to a wafer inspection apparatus, and more particularly to a wafer inspection apparatus including one or more illumination devices for irradiating an illumination light beam in an illumination light path to the wafer surface. Further, a detection optical line is defined, and a detection device having a predetermined spectral sensitivity is provided. The detector records data for one or more illumination ranges on the wafer surface. Here, the light coming from the wafer surface can have a plurality of different spectral ranges.
本発明はさらに、ウエハ表面の上に照明光線路内の照明光線を照射するための第1の照明装置と、ウエハ表面の上に第2の照明光線路内の照明光線を照射するための第2の照明装置を含むウエハ検査装置に関する。第1の検出光線路を規定する第1の検出装置も備える。加えて、第2の検出光線路を規定する第2の検出装置を備える。2つの検出装置は所定のスペクトル感度を持ち、ウエハ表面の照明範囲からのデータは複数の異なるスペクトル範囲で検出される。 The present invention further includes a first illumination device for irradiating the illumination light beam in the illumination light line on the wafer surface, and a first illumination device for irradiating the illumination light beam in the second illumination light line on the wafer surface. The present invention relates to a wafer inspection apparatus including two illumination devices. A first detection device that defines the first detection optical line is also provided. In addition, a second detection device that defines the second detection optical path is provided. The two detectors have a predetermined spectral sensitivity, and data from the illumination range of the wafer surface is detected in a plurality of different spectral ranges.
集積回路の製造にあたり品質と効率を改善するため、ウエハ表面のマクロ欠陥を検出する装置が用いられる。これにより、欠陥が発見されたウエハは除去されるか、その検査されたウエハの品質が十分となるまで後処理される。 In order to improve quality and efficiency in the manufacture of integrated circuits, an apparatus for detecting macro defects on the wafer surface is used. Thereby, the wafer in which the defect is found is removed or post-processed until the quality of the inspected wafer is sufficient.
ウエハ表面に照明装置を用いて照明光線を照射する光学的検査装置は公知である。複数のスペクトル範囲即ちスペクトル分解による、ウエハ表面の照明範囲からの画像やデータを検出するための画像記録装置も提供されている。 An optical inspection apparatus that irradiates an illumination beam onto a wafer surface using an illumination apparatus is known. There is also provided an image recording device for detecting images and data from the illumination range of the wafer surface by means of a plurality of spectral ranges or spectral decompositions.
ドイツ特許出願公開公報DE10132360には顕微鏡の照明光線路内の色の中間輝度調節装置が開示されている。この発明は、黒色ライトと類似の白熱ランプを用いた顕微鏡において、白熱ランプから放射される色スペクトルの色温度が、ランプへの入力電力が低下すると青色スペクトル範囲から赤色スペクトル範囲へシフトするという着想に基づく。 German patent application DE 10132360 discloses a device for adjusting the intermediate brightness of colors in the illumination light path of a microscope. The invention is based on the idea that in a microscope using an incandescent lamp similar to a black light, the color temperature of the color spectrum emitted from the incandescent lamp shifts from the blue spectral range to the red spectral range when the input power to the lamp decreases. based on.
ドイツ特許出願公開公報DE10031303には、LEDによる照明装置が開示されている。 German patent application publication DE 10031303 discloses a lighting device with LEDs.
米国特許US6,847,443B1は、狭いバンド幅の複数の波長を持つ光により表面欠陥を検出するシステム及び方法を開示している。欠陥は主に半導体ウエハ表面に形成された表面構造に発生する。光源、好ましくはフラッシュランプ光源が提供され、照明光を発する。照明光はフィルタによりそれぞれのバンド幅を持つ複数の選択されたバンドに分割される。そして光は光学ファイバより散光器(diffuser)に導かれ、そこから半導上ウエハ表面に向けられる。1台のカメラがスペクトルの異なる部分で生成された各画像を複数受像する。画像は反射光及び回折光の両方から生成されうる。画像は貯蔵され、又は対照ウエハの画像と比較されうる。照明光の小さなバンド幅は、照明光の波長が各カメラチャンネルの最大感度の範囲に入るように選定される。測定された光強度を欠陥がないウエハの測定光強度と比較することにより、ウエハ表面の各領域のコントラスト値が決定される。欠陥が大きいほどコントラスト値が大きいことが示された。バンド幅の狭い照明光とそれに対応するバンド幅の狭い検出器を用いることで、コントラスト値がかなり改善される。
第1に挙げた公知の光学的検査装置では、画像検出装置により検出された色信号のさらなる処理において、もしも画像検出装置の色画像チャンネルが誤った態様で操作された場合、ノイズ比又は個々の色信号のオーバードライビングに対して比較的低いS/N比となってしまう問題がある。
特許文献1では、赤方偏移を補償するため、照明光線路内にフィルタ範囲に亘って赤色光線のための可変伝送器を持つ可変光学フィルタを備える。照明光線路内のフィルタを取り去ることで青方偏移が生じ、それは電力低下により生じた赤方偏移で補償される。
特許文献2では、LED材料の劣化により、時間がたつにつれLEDから放射される光の強度と波長が変化する。均一な照明特性を達成するため、LEDの所定の色温度及び強度を維持するには、フィードバック制御が必要である。
特許文献3においては、しかしその解決原理は検出速度と検出感度をさらに改善するには不十分である。
In the first known optical inspection device, in the further processing of the color signal detected by the image detection device, if the color image channel of the image detection device is manipulated in an incorrect manner, the noise ratio or individual There is a problem that the S / N ratio is relatively low with respect to overdriving of the color signal.
In Patent Document 1, in order to compensate for the red shift, a variable optical filter having a variable transmitter for red light is provided over the filter range in the illumination optical line. Removing the filter in the illuminating light line causes a blue shift, which is compensated for by the red shift caused by the power drop.
In
In
本発明の1つの目的は、検出速度と検出感度をさらに改善することができる装置ないし方法を提供することである。 One object of the present invention is to provide an apparatus or method that can further improve detection speed and detection sensitivity.
本発明の第1の視点により、ウエハ検出装置は、1つの照明光線路内にそれぞれ配置された1以上の照明装置であって、該1以上の照明装置はウエハ表面上に照明スポットを照射し、連続光源である照明装置と、所定のスペクトル感度を有し、該ウエハ表面上の該1以上の該照明スポットからデータを記録する、1つの検出光線路内に配置された検出装置と、該ウエハ表面と該検出装置との間で相対的な動きを発生する撮像装置であって、それによって該照明スポットはジグザグ状に走査方向に移動して該ウエハ表面全体を通過(走査)する、撮像装置と、を含み、該1以上の照明スポットは複数の異なるスペクトル範囲で検出される、ことを特徴とする。。 According to a first aspect of the present invention, the wafer detection device is one or more illumination devices respectively disposed in one illumination light line, and the one or more illumination devices illuminate an illumination spot on the wafer surface. An illumination device that is a continuous light source; a detection device disposed within a single detection beam path that has a predetermined spectral sensitivity and records data from the one or more illumination spots on the wafer surface; An imaging device that generates relative movement between a wafer surface and the detection device, whereby the illumination spot moves in a scanning direction in a zigzag manner and passes (scans) the entire wafer surface And wherein the one or more illumination spots are detected in a plurality of different spectral ranges. .
本発明の第2の視点により、ウエハ検出装置は、第1の照明光線路内をウエハ表面に向けて照明光線を照射するための、連続光源として構成された第1の照明装置と、第2の照明光線路内を該ウエハ表面に向けて照明光線を照射するための、連続光源として構成された第2の照明装置と、第1の検出光線路を規定する第1の検出装置と、第2の検出光線路を規定する第2の検出装置と、を含み、該第1及び第2の検出装置は所定のスペクトル感度を持ち、該ウエハ表面で走査方向に移動可能な1以上の照明範囲のデータを、複数の異なるスペクトル範囲で検出する、ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the wafer detection device includes a first illumination device configured as a continuous light source for irradiating an illumination beam toward the wafer surface in the first illumination light line, and a second illumination device. A second illuminating device configured as a continuous light source for irradiating an illuminating light beam toward the wafer surface in the illuminating optical line, a first detecting device defining a first detecting optical line, And a second detection device defining two detection optical lines, wherein the first and second detection devices have a predetermined spectral sensitivity and are movable in the scanning direction on the wafer surface. This data is detected in a plurality of different spectral ranges.
更なる有利な実施形態は、各独立請求項を引用する従属請求項の内容であり、必要に応じ参照されるものとする。
以下に、有利な実施形態を示す。
第1の視点において、以下の展開形態が可能である。
各照明光線路内の1以上の照明装置の下流側に、偏光装置が配置されうる。(形態1−1、請求項2)
デジタルモジュレータが前記1以上の照明装置の下流側に配置され、前記ウエハの表面上に波長及び/又は強度に関して互いに位置的に異なる範囲(複数)を生成する照明パターンを有する照明領域を前記ウエハ表面上に形成することができる。(形態1−2、請求項3)
前記照明装置は、異なる波長で離散的に形成される複数の強度ピークを持つ光を放出する光源を含むことができる。(形態1−3、請求項4)
前記照明装置は、それぞれ必要な波長範囲に調節できるように、連続的に調節可能な光源であることができる。(形態1−4、請求項5)
前記照明装置は、1以上のLEDを含むことができる。(形態1−5、請求項6)
前記照明装置は、対応するフィルタによりそれぞれの波長又は波長範囲に調節可能な広帯域光源であることができる。(形態1−6、請求項7)
前記検出装置はラインカメラであることができる。(形態1−7、請求項8)
前記検出装置は、トリリニア検出器のそれぞれのラインに適切な波長フィルタを備えるトリリニア検出器を含むことができる。(形態1−8、請求項9)
前記検出装置は、それぞれの検出チップが異なる波長を受け取るように、分光ないし分散装置に関連して配置された3つの感光検出チップを含むことができる。(形態1−9、請求項10)
前記検出装置は、異なる波長範囲の光を感光2次元検出チップの異なる検出ライン上に向けるための、上流側に配置した分光ないし分散要素(dispersives Element)を持つ、2次元感光検出チップを含むことができる。(形態1−10、請求項11)
光線分割器(ビームスプリッタ)を、前記照明装置の光を前記検出装置の検出光線路と同一線上(kolinear)にするために備えることができる。(形態1−11、請求項12)
前記光線分割器は、偏光特性を有することができる。(形態1−12、請求項13)
前記照明装置及び前記検出装置は、前記照明光線路及び前記検出光線路がそれぞれ前記ウエハ表面の法線に対してある角度で傾斜するように配置されることができる。(形態1−13、請求項14)
前記照明装置及び前記検出装置の前記角度が調節可能であることができる。(形態1−14、請求項15)
前記1以上の照明装置は、前記ウエハ表面の走査方向に空間的に離れた照明領域(複数)を生成することができる。(形態1−15、請求項16)
第2の視点において、以下の展開形態が可能である。
前記第1及び第2の照明装置の少なくとも1つの前記照明光線路内に偏光装置を備えることができる。(形態2−1、請求項18)
波長及び/又は強度に関して互いに位置的に異なる範囲を前記ウエハ表面上に生成するため、前記ウエハ表面上に照明領域を生成するためのデジタルモジュレータを、前記2つの照明装置のうちの少なくとも1つの下流側に配置することができる。(形態2−2、請求項19)
前記第1の照明装置及び前記第2の照明装置からの光が、前記ウエハ表面の共通の照明範囲に入射することができる。(形態2−3、請求項20)
前記第1の照明装置及び前記第2の照明装置からの光が、前記ウエハ表面の走査方向に空間的に離れた範囲(複数)を形成することができる。(形態2−4、請求項21)
前記第2の照明装置及び前記第2の検出装置は、前記第2の照明光線路及び前記第2の検出光線路が前記ウエハ表面の法線に対してそれぞれある角度で傾斜するように配置されることができる。(形態2−5、請求項22)
前記第2の検出光線路がなす前記角度は可変であることができる。(形態2−6、請求項23)
前記第1又は前記第2の検出ユニットは単色光又は多色光で検出することができる。(形態2−7、請求項24)
前記第1及び/又は前記第2の照明装置は、異なる波長に離散的に形成される複数の強度ピークを持つ光を放出する光源を含むことができる。(形態2−8、請求項25)
前記第1及び/又は前記第2の照明装置は、それぞれ必要な波長範囲に調節できるように、連続的に調節可能な光源であることができる。(形態2−9、請求項26)
前記第1及び/又は前記第2の照明装置は、1以上のLEDを含むことができる。(形態2−10、請求項27)
前記第1及び/又は前記第2の照明装置は、対応するフィルタによりそれぞれの波長又は波長範囲に調節可能な広帯域光源を備えることができる。(形態2−11、請求項28)
前記第1及び/又は前記第2の検出装置は、ラインカメラであることができる。(形態2−12、請求項29)
前記第1及び/又は前記第2の検出装置は、トリリニア検出器のそれぞれのラインに適切な波長フィルタを備えるトリリニア検出器を含むことができる。(形態2−13、請求項30)
前記第1及び/又は前記第2の検出装置は、それぞれの検出チップが異なる波長を受け取るように、分光ないし分散装置に関連して配置された3つの感光検出チップを含むことができる。(形態2−14、請求項31)
前記第1及び/又は前記第2の検出装置は、異なる波長範囲(複数)の光を感光2次元検出チップの異なる検出ライン上に向けるための、上流側に配置した分光ないし分散要素を持つ、2次元感光検出チップを含むことができる。(形態2−15、請求項32)
Further advantageous embodiments are the contents of the dependent claims which refer to the respective independent claims, and are referred to where appropriate.
The following are advantageous embodiments.
In the first viewpoint, the following development forms are possible.
A polarizing device may be disposed downstream of one or more illumination devices in each illumination light line. (Form 1-1, Claim 2)
An illumination region having a illumination pattern disposed on a downstream side of the one or more illumination devices and having an illumination pattern on the surface of the wafer that produces a plurality of positionally different ranges with respect to wavelength and / or intensity. Can be formed on top. (Form 1-2, claim 3)
The illuminating device may include a light source that emits light having a plurality of intensity peaks that are discretely formed at different wavelengths. (Form 1-3, Claim 4)
The illumination device can be a continuously adjustable light source so that each can be adjusted to the required wavelength range. (Form 1-4, Claim 5)
The lighting device may include one or more LEDs. (Form 1-5, Claim 6)
The illumination device may be a broadband light source that can be adjusted to the respective wavelength or wavelength range by means of a corresponding filter. (Form 1-6, Claim 7)
The detection device may be a line camera. (Form 1-7, Claim 8)
The detection device can include a trilinear detector with a suitable wavelength filter in each line of the trilinear detector. (Form 1-8, Claim 9)
The detection device may include three photosensitive detection chips arranged in association with the spectroscopic or dispersion device so that each detection chip receives a different wavelength. (Form 1-9, Claim 10)
The detection device includes a two-dimensional photosensitive detection chip having a spectral or dispersive element disposed upstream to direct light in different wavelength ranges onto different detection lines of the photosensitive two-dimensional detection chip. Can do. (Form 1-10, Claim 11)
A beam splitter may be provided to make the light of the illumination device collinear with the detection light path of the detection device. (Form 1-11, Claim 12)
The beam splitter may have a polarization characteristic. (Form 1-12, Claim 13)
The illumination device and the detection device may be arranged such that the illumination light line and the detection light line are inclined at an angle with respect to the normal line of the wafer surface. (Form 1-13, Claim 14)
The angle of the illumination device and the detection device may be adjustable. (Form 1-14, Claim 15)
The one or more illumination devices may generate illumination regions (several spaces) spatially separated in the scanning direction of the wafer surface. (Form 1-15, Claim 16)
In the second viewpoint, the following development forms are possible.
A polarizing device may be provided in at least one of the illumination light lines of the first and second illumination devices. (Form 2-1, claim 18)
A digital modulator for generating an illumination area on the wafer surface is provided downstream of at least one of the two illuminators to generate a range on the wafer surface that is different from each other in terms of wavelength and / or intensity. Can be placed on the side. (Form 2-2, claim 19)
Light from the first illumination device and the second illumination device can be incident on a common illumination range on the wafer surface. (Form 2-3, Claim 20)
Light from the first illuminating device and the second illuminating device can form a range (plurality) spatially separated in the scanning direction of the wafer surface. (Form 2-4, Claim 21)
The second illumination device and the second detection device are arranged such that the second illumination light line and the second detection light line are inclined at an angle with respect to the normal of the wafer surface, respectively. Can. (Form 2-5, Claim 22)
The angle formed by the second detection optical line may be variable. (Form 2-6, Claim 23)
The first or second detection unit can detect monochromatic light or multicolor light. (Form 2-7, Claim 24)
The first and / or the second illumination device may include a light source that emits light having a plurality of intensity peaks discretely formed at different wavelengths. (Form 2-8, Claim 25)
The first and / or second illumination device may be a continuously adjustable light source so that each can be adjusted to the required wavelength range. (Form 2-9, Claim 26)
The first and / or second lighting device may include one or more LEDs. (Form 2-10, Claim 27)
The first and / or second illumination device may include a broadband light source that can be adjusted to a respective wavelength or wavelength range by a corresponding filter. (Form 2-11, Claim 28)
The first and / or the second detection device may be a line camera. (Form 2-12, Claim 29)
Said first and / or said second detection device may comprise a trilinear detector with a suitable wavelength filter in each line of the trilinear detector. (Form 2-13, Claim 30)
The first and / or second detection device may include three photosensitive detection chips arranged in association with the spectroscopic or dispersion device such that each detection chip receives a different wavelength. (Form 2-14, Claim 31)
The first and / or the second detection device has spectral or dispersive elements arranged on the upstream side for directing light of different wavelength ranges (plurality) onto different detection lines of the photosensitive two-dimensional detection chip, A two-dimensional photosensitive detection chip can be included. (Form 2-15, Claim 32)
本発明によれば、ウエハ表面の検査装置が提供され、その照明装置は1以上の連続光源を含む。他の実施形態では、照明装置下流の照明光線路内に偏光装置が設けられる。 According to the present invention, an inspection apparatus for a wafer surface is provided, and the illumination apparatus includes one or more continuous light sources. In another embodiment, a polarizing device is provided in the illumination light path downstream of the illumination device.
本発明の他の実施形態によれば、上記の目的は、それぞれが連続光源として構成されたわずか2つの照明装置を含む装置によっても達成される。加えて、2つの照明装置の照明光線路のうちの少なくとも1つの照明光線路内に偏光装置を設置できる。 According to another embodiment of the present invention, the above object is also achieved by a device comprising only two illumination devices, each configured as a continuous light source. In addition, the polarizing device can be installed in at least one of the illumination light lines of the two illumination devices.
照明装置は、異なる波長で離散的に形成された複数の強度ピークを持つ光を放射する光源を含みうる。さらに、照明装置はそれぞれ必要な波長範囲にセットできるような連続的に調節可能な光源を含みうる。要求される波長範囲のスペクトル幅は検査に必要な要求に適合しうることはいうまでもない。 The illumination device may include a light source that emits light having a plurality of discrete intensity peaks formed at different wavelengths. In addition, the illuminating device can include a continuously adjustable light source that can each be set to the required wavelength range. It goes without saying that the spectral width of the required wavelength range can meet the requirements necessary for the inspection.
照明装置はさらにLED照明を含みうる。この照明装置は、それぞれの波長又は波長範囲が対応するフィルタで調節可能であるような、広帯域バンドの光源として提供されうる。 The lighting device may further include LED lighting. This illuminating device can be provided as a light source in a broadband band where each wavelength or wavelength range is adjustable with a corresponding filter.
検出装置はラインカメラとして構成しうる。検出装置は、トリリニア(trilinear)検出器を含み、トリリニア検出器のそれぞれのラインは適切な波長フィルタで提供される。さらに検出装置は、各チップが異なる波長を感知するように分光(ないし分散)装置(例えばプリズム)に関連して(一例としてその回りに)配置された3つの感光チップを含みうる。検出装置は、分光ないし分散要素(dispersives Element)をその上流に有する2次元感光チップも含むことがあり、異なる波長範囲は異なる感光チップの範囲の上に割り当てられている。この検出装置は画像スペクトロメータとみなすことができる。 The detection device can be configured as a line camera. The detection device includes a trilinear detector, and each line of the trilinear detector is provided with a suitable wavelength filter. Further, the detection device may include three photosensitive chips arranged in relation to (by way of example) a spectroscopic (or dispersion) device (eg a prism) so that each chip senses a different wavelength. The detection device may also include a two-dimensional photosensitive chip having a spectral or dispersive element upstream thereof, with different wavelength ranges being allocated over the range of different photosensitive chips. This detection device can be regarded as an image spectrometer.
本発明の実施形態によれば、照明装置の光と検出装置の検出光線路(ビームスプリッタ)とを同一線上にするために光線分割器が用いられる。ここで用いる光線分割器は偏光特性を備えうる。 According to the embodiment of the present invention, a beam splitter is used to make the light of the illumination device and the detection light line (beam splitter) of the detection device collinear. The beam splitter used here may have polarization characteristics.
本発明のさらなる実施形態によれば、照明装置と検出装置とは、照明光線路と検出光線路とがウエハ表面上の法線に対してそれぞれある角度をなすように配置される。照明装置と検出装置との角度をなす配置には、明視野配置がありうる。それは、照明光線路がウエハ表面上の法線となす角度と、検出光線路がウエハ表面上の法線となす角度とが等しい場合をいう。暗視野配置では、照明光線路がウエハ表面上の法線となす角度と、検出光線路がウエハ表面上の法線となす角度とが異なっている。即ち、この法線に対し、照明光線路と検出光線路はそれぞれの角度をもって斜交している。 According to a further embodiment of the present invention, the illumination device and the detection device are arranged such that the illumination light line and the detection light line are each at an angle with respect to the normal on the wafer surface. An arrangement that forms an angle between the illumination device and the detection device may be a bright field arrangement. That is, the angle formed by the illumination optical line with the normal on the wafer surface is equal to the angle formed by the detection optical line with the normal on the wafer surface. In the dark field arrangement, the angle formed by the illumination light line with the normal on the wafer surface is different from the angle formed by the detection light line with the normal on the wafer surface. That is, with respect to this normal line, the illumination light line and the detection light line cross each other at an angle.
本発明の他の実施形態では、第1及び第2の照明装置と、第1及び第2の検出装置が設けられる。更なる実施形態では、各照明装置は連続光源を含み、少なくとも1つの照明装置の照明光線路内には偏光装置を備えてもよい。 In another embodiment of the present invention, first and second illumination devices and first and second detection devices are provided. In a further embodiment, each lighting device may comprise a continuous light source and a polarizing device may be provided in the illumination light path of the at least one lighting device.
2つの照明装置は、第1の照明装置と第2の照明装置からの光がウエハ表面の同一の範囲に同時に存在するように配置されうる。第1の照明装置の照明光線路は、第1の検出装置の検出光線路と光線分割器を介して同一線上に形成されうる。 The two illumination devices can be arranged such that light from the first illumination device and the second illumination device is simultaneously present in the same area of the wafer surface. The illumination light line of the first illumination device can be formed on the same line via the detection light line of the first detection device and the beam splitter.
第2の照明装置と第2の検出装置はウエハ表面上の法線上に配置されうる。ここで、第2の検出光線路のなす角度は調節可能である。 The second illumination device and the second detection device may be arranged on a normal line on the wafer surface. Here, the angle formed by the second detection optical line can be adjusted.
第1の検出装置は、高解像度で検出できるように例えば単色光で構成しうる。第2の検出装置は例えば多色光であり、第1の検出装置に比べて低解像度であってもよい。 The first detection device may be configured with, for example, monochromatic light so that it can be detected with high resolution. The second detection device is, for example, multicolor light, and may have a lower resolution than the first detection device.
1以上の照明光線路内に偏光装置を配置することが有利である。さらに、回折格子タイプの構造(いわゆる0次回折)を用いて、偏光方向に対する回折格子の配向を決定できる。同様に、ウエハ上に回折格子構造があるか否か(そしてもし必要ならどこにあるか)を決定することも可能である。現状のマクロ検査で用いられる5μmより大の範囲のかなり低い解像度では、これは達成できない。もしもウエハ上に存在する構造の格子周期がわずかな照明波長の範囲かそれ以下の場合、本発明の使用が特に有利である。 It is advantageous to arrange the polarizing device in one or more illumination light lines. Furthermore, the orientation of the diffraction grating relative to the polarization direction can be determined using a diffraction grating type structure (so-called zero order diffraction). Similarly, it is possible to determine whether there is a diffraction grating structure on the wafer (and where it is if necessary). This is not achievable at much lower resolutions in the range of greater than 5 μm used in current macro inspections. The use of the present invention is particularly advantageous if the grating period of the structures present on the wafer is in the range of a small illumination wavelength or less.
本発明の添付図面を参照し典型例を以下に説明する。本発明の更なる特徴、目的及び利点は、添付の図面から明らかであろう。同一の符号は同一の要素か、本質的に等価な効果を有する要素群又は機能体を示す。 A typical example will be described below with reference to the accompanying drawings of the present invention. Further features, objects and advantages of the present invention will be apparent from the accompanying drawings. The same reference numeral indicates the same element or a group of elements or functional bodies having an essentially equivalent effect.
図1は半導体基板上の構造を検査するシステムを示す。システム1は内部に本発明の装置を含む。システム1は例えば半導体基板又はウエハのための1以上のカートリッジ要素3を有する。画像、画像データ或いは個々のウエハ又は加工された半導体基板のデータは測定ユニット5に記録される。ウエハ又は半導体基板のためのカートリッジ要素3と測定ユニット5の間には、移送機構9が配置される。システムそのものは、架台範囲12を規定するハウジング11の中に収納されている。さらに、個々の画像データを評価又は処理するための1以上のコンピュータがシステム1に統合されている。システム1はディスプレイ13及びキーボード14を備える。使用者は、キーボード14を用いて、システム制御のためのデータ入力や、記録した個々のウエハからのデータ、画像データ及び画像を評価するためのパラメータ入力さえも行うことができる。ディスプレイ13上には、システム1の複数の使用者のインターフェイスが表示される。加えて、測定中の情報が、使用者インターフェイス上に表示される。システム1は、さらなる測定手段(図示せず)をシステム1に追加できるように、モジュラー構造をとりうる。追加の測定手段は別な検査方法のために利用できる。
FIG. 1 shows a system for inspecting a structure on a semiconductor substrate. The system 1 includes the device of the present invention therein. The system 1 has one or
図2は本発明の1つの実施形態である。この装置は、照明光線路20aを規定する照明装置20を含む。装置は検出光線路21aを規定する検出装置21をさらに含む。偏光特性を持つ光線分割器(ビームスプリッタ)25が、照明光線路20aを検出光線路21aと同一線上に持ってくるために備えられる。従って、光線分割器25は照明装置20から放射された光をウエハ23の表面22に向ける。ウエハ23の表面22から放射又は反射した光は、検出光線路21aに沿って検出器21に至る。光線分割器25は、照明装置20から放射された光が実質的にウエハ表面上に垂直に当たるように配置されていることに注意する必要がある。照明装置20からの光は、ウエハ23の表面22の所定範囲26を照明する。その結果、その時に照明されているウエハ23の表面22の範囲(照射領域)26のみが検出装置21で検出される。ウエハ23(又は半導体基板)は可動構成された支持手段28の上に置かれる。支持手段28は例えば回転可能に、又はx−y軸方向のように空間を2つの直交方向に移動可能なように構成できる。この移動設備(ないし機構)を設けることにより、本発明に係る装置を用いてウエハ23の表面22の全体を検査することができる。ウエハ23の表面22を走査する方法の詳細は、図7を参照して後述する。
FIG. 2 is one embodiment of the present invention. This device includes an
図2を参照すると、検出装置21は、データ読み取り手段として機能し、検出データの読み取り、評価又は保持するためのコンピュータ15にデータライン21bを介して接続されている。データ読み取り手段は、連続光源を用いてウエハ23の表面22の連続走査が可能なように構成し、適用される。ここで、データ読み取り手段の読み取り速度は、ウエハ23の支持手段28の移動速度と同期する必要がある。
Referring to FIG. 2, the
図3は、偏光装置27を照明光線路20a内に配置した、照明装置20と検出装置21の配置の1つの実施形態の概略図である。1以上の偏光装置27が照明装置20と光線分割器25の間に配置されている。本発明に係る装置の解像度は、この偏光装置27によって強調(高解像度化)される。それ以外は、この装置は図2に示す装置と同じ特徴を持つ。
FIG. 3 is a schematic diagram of one embodiment of the arrangement of the
図4は、本発明に係る装置の他の実施形態であり、ウエハ23の表面22の高解像度検査に適したものである。照明装置20及び検出装置21が、ウエハ23の表面22の垂線(法線)30に対して小さな角度34をなして配置されている。この配置では、照明光線路20aは、ウエハ23の表面22に対して直角である法線30に対し、小さな角度34を形成している。検出装置21も同様に、検出装置21により規定される検出光線路21aが法線30に対して小さな角度35をなすように配置される。照明光線路20a内には光学装置ないしレンズ31が配置され、照明装置20により放射された光を(所定ビームに)成形(formen)し、ウエハ23の表面22に狭い線又は対応して形成された光スポットを結像する。偏光装置27はレンズ31の下流に追加的に配置(後置)しうる。本発明のためには偏光装置27は必ずしも必要ではない。偏光装置27は、検出装置21による画像データの記録のコントラストを強調するためである。ウエハ23の表面22から放射又は反射された光は、光学装置32を介して検出装置21に到達し、そこで適切な方法で分析され、記録される。
FIG. 4 shows another embodiment of the apparatus according to the present invention, which is suitable for high-resolution inspection of the
図5−Aは本発明に係る装置の更なる一実施形態を示す。第1の照明装置201は第1の照明光線路20a1を規定する。さらに、第2の照明装置202は第2の照明光線路20a2を規定する。第1の照明装置201は、それに関連付け(割当て)られる第1の検出装置211を有する。第2の照明装置202は、それに関連付けられる第2の検出装置212を有する。第1の照明装置201の第1の照明光線路20a1内には、第1の照明光線路20a1を第1の検出光線路21a1と同一の線上に持ってくるための光線分割器25が配置される。光線分割器25は、偏光光線分割器として構成されることが好ましい。第2の照明装置202の第2の照明光線路20a2と第2の検出装置212は、第2の照明光線路20a2と第2の検出光線路21a2が、ウエハ23の表面22の法線30に対してそれぞれ第1の角度41及び第2の角度42をなすように配置される。第1の検出装置211及び第2の検出装置212は、単色光(monochrom)又は多色光(polychrom)で構成しうる。検出装置211及び212が単色光の場合、ウエハ23の表面22の高解像度検出が可能である。検出装置211及び212が多色光の場合、ウエハ23の表面22の低解像度検出が可能である。図示の場合、第2の照明光線路20a2の法線30に対する傾きを規定する第1の角度41は、第2の検出光線路21a2が法線30となす第2の角度42と等しく、明視野配置となる。暗視野配置も可能であり、第1の角度41と第2の角度42が等しくない場合である。検出装置211及び212の構成には複数の実施形態がありうる。第2の検出光線路21a2内に、ウエハ23の表面22からの反射光を多色光検出器であるそれぞれの検出要素に向けるための分散(ないし分光)要素(dispersives Element)をさらに配置する。図8−A、8−B、8−Cは、検出装置211及び212の可能な構成の3つの異なった実施形態を示す。
FIG. 5-A shows a further embodiment of the device according to the invention.
図5−Bはウエハ23の表面22の照明領域35a及び35bの可能な配置を示す。第1の照明装置201及び第2の照明装置202の照明領域35a及び35bが重なり合う(図示せず)可能性(場合)以外に、図5−Bは照明領域35a及び35bが走査方向63において(関して)互いに離れている。ウエハ23は支持手段28の上に配置されているので、x及びy軸方向へ移動可能であり、照明領域35a及び35bはウエハ23の表面22に並んだダイ(複数)(ウエハ上の半導体チップ)64の上を移動する。
FIG. 5-B shows a possible arrangement of the
図6は再度照明装置20及び検出装置21の変形配置例を示す。図6の配置では、照明光線路20a及び検出光線路21aは、ウエハ23の表面22の法線30に対して角度41及び角度42だけ傾いている。もしも角度41と角度42とが等しい場合、これを明視野配置という。もしも角度と角度42とが等しくない場合、これを暗視野配置という。使用者が測定に関する問題に対応して2つの配置を切り替えることができることは特に有利である。ある場合は、明視野配置のほうが暗視野配置よりも測定上の問題を解決するのに適しているかもしれないし、逆もまたしかりである。
FIG. 6 shows a modified arrangement example of the
図7は、どのようにウエハ23の表面22の全体を検出又は走査するかを示す。1以上の照明装置20がウエハ23の表面22上に照明スポット60を生成し、これはただ1つの照明装置が備えられた場合に図5−Bの照明領域35a又は35bのいずれか1つに相当する。照明スポット60はまた、複数の照明装置による2又はそれ以上の照明領域を重ね合わせた場合にも生成される。照明スポット60は、線状にも、狭い範囲にも、どんな特殊な形状にも、また対称的な範囲にも形成できる。もしも照明スポット60が線状の場合、照明スポット60の長さはその幅よりも長い。照明スポット60は、ウエハ23の表面22の全領域を走査するために、ウエハ23をx方向(走査方向63、図5−Bの矢印参照)及びy方向に移動させることによって、ジグザグ(メアンダ)状線61に沿って掃引(誘導)される。
FIG. 7 shows how the
図8−Aは、図5−Aの配置の詳細図であり、検出装置はトリリニア検出器から構成されている。検出器211又は212は平行に並列した3つの検出ライン501、502、503(所定ビッチないし間隔をもって並列)より成り、それぞれ対応する色フィルタ511、512、513を備える。トリリニア検出器を用いることにより、各検出ライン501、502、503はウエハ23の表面22からのそれぞれ異なる色による各光情報を、色フィルタないし波長フィルタ511、512、513の各構成配置により、検出することができる。
FIG. 8A is a detailed view of the arrangement of FIG. 5-A, and the detection device is composed of a trilinear detector. The
図8−Bは、検出装置211及び/又は212の他の実施形態を示し、検出装置は複数の検出チップ531、532、533を含む。検出チップ531、532、533は、それぞれの検出チップ531、532、533が異なる色情報を受け取るように、入射光をスペクトル(分光学)的に分割するための分光(分散)装置54の周囲(近傍)にそれぞれスペクトル的に対応して配置されている。特別な実施形態においては、第1の検出チップ531は赤色光を検出でき、第2の検出チップ532は緑色光を検出でき、第3の検出チップ533は青色光を検出できる。
FIG. 8-B shows another embodiment of the
図8−Cは検出装置211及び/又は212の1つの実施形態を示し、検出装置は2次元の検出チップ55からなる。この場合、分光要素70が第2の検出光線路21a1又は21a2内に配置される。分光(分散)要素70は、検出された光が検出チップ55の個々の検出ライン71の上にスペクトル的に分割される態様で結像されるように、検出光線路21a1又は21a2内の検出光の各スペクトル部分を空間的に分離するためのものである。空間的に分離された光を適切な方法で2次元検出チップ55の個々の検出ライン71上に結像させる、レンズ(図示せず)を分光要素70の下流側に配置することもできる。ここで示す典型的な実施形態は画像スペクトロメータである。
Figure 8-C shows one embodiment of the
図9−Aは、照明光線路20aにおける他の実施形態である照明装置65を示す概略図である。照明装置65は、光源67の照明光線路20a内にデジタルモジュレータ66(DMD)を含む。照明装置65が照明光線路20a内に配置されている。図9−Aに示す配置では、照明光線路20a及び検出光線路21aは、ウエハ23の表面22の法線30に対してそれぞれ41及び42の角度をなしている。角度41が角度42に等しい場合、明視野配置と呼ばれる。角度41が角度42に等しくない場合、暗視野配置と呼ばれる。この実施形態は、使用者が測定に関する問題に応じて2つの配置を切り替えることができるという特に有利な点を持つ。ある場合は、明視野配置のほうが暗視野配置よりも測定上の問題を解決するのに適しているかもしれないし、逆もまたしかりである。
FIG. 9A is a schematic diagram showing an illumination device 65 that is another embodiment of the illumination
図9−Bは、DMD66を用いてウエハ23の表面22に現れる可能性のある照明パターン85の一例の概略図である。図9−Bでは、照明パターン85がウエハ23の表面22に配置された複数のダイ64も含めて示されている。照明パターン85は、例えば「ストリート」と呼ばれるダイ64の間の(間隔)範囲86が、ダイ64それ自身とは異なる強度で照明されるように構成できうる。照明パターン85の範囲が、波長及び/又は強度に応じて互いに異なるように構成することも考えられる。
FIG. 9-B is a schematic diagram of an example of an
図10は、照明装置20がスペクトル的に線状の光源として構成された場合の、照明光のスペクトル組成を示す。図10では、横軸82は波長λを、縦軸83は強度Iを示す。スペクトル的に線状の光源は、互いに異なる波長λの位置に異なるピーク80を示すことが容易にわかる。スペクトル的に線状の光源により形成されるピーク(複数)から、ウエハ23の表面22はあるスペクトル(特性ないしパターン)をもって照明されることが明らかである。
FIG. 10 shows the spectral composition of the illumination light when the
図11も横軸90は波長λを、縦軸91は強度Iを示す。連続的に調節可能な光源は、本質的に波長λに依存しない(フラットないしなだらかな)強度特性92を示す。連続的に調節可能な光源は、使用者により選択された波長範囲又は波長ピーク93が放射されるように制御される。ウエハ23の表面22は、この波長ピーク(ないし帯域、バンド)又はスペクトル間隔で照明できる。
11, the
図12は、照明装置20がLEDで構成された場合の照明強度を示す。ここでも横軸100は波長λを、縦軸101は強度Iを示す。ただ1種のLEDが用いられた場合は、きれいなピーク102が波長λに見られる。ウエハ表面はこの強度ピークで照明される。異なる波長の光を発する複数のLEDを用いることができることはいうまでもない。その場合、図10の図において異なる波長に複数の強度ピークが表れることは明白である。
FIG. 12 shows the illumination intensity when the
図13は、フィルタ、好ましくはくし型フィルタ(Kammfilter)を用いた広帯域光源を示す。まず広帯域光源は本質的に波長λに依存しない光を放射する。これは図13(A)に示す。横軸110は波長λ、縦軸111は強度Iである。くし型フィルタは狭い波長範囲(帯域)のみ光を透過する効果を持つ。図13(B)(横軸110は波長λ、縦軸111は強度Iである)に示すように、くし形フィルタは異なる波長に強いピーク(複数)を生ずる。広帯域光源とくし型フィルタを組み合わせることによって、図13(C)(横軸110は波長λ、縦軸111は強度Iである)に示す結果が得られる。3帯域くし型フィルタを用いた場合、広帯域光源は最終的に異なる波長に3つの対応する波長ピークを持つ光となる。
FIG. 13 shows a broadband light source using a filter, preferably a comb filter (Kammfilter). First, a broadband light source emits light that is essentially independent of wavelength λ. This is shown in FIG. The
以上本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、請求項に記載の範囲で当業者が変形又は変更することができる範囲は本発明に含まれることはもちろんである。 Although the present invention has been described based on specific embodiments, it goes without saying that the scope of the present invention includes a range that can be modified or changed by those skilled in the art within the scope of the claims.
1 システム
3 カートリッジ要素
5 測定ユニット
9 移送機構
11 ハウジング
12 架台範囲
13 ディスプレイ
14 キーボード
15 コンピュータ
20 照明装置
20a 照明光線路
21 検出装置
21a 検出光線路
21b データライン
22 ウエハの表面
23 ウエハ
25 光線分割器(ビームスプリッタ)
26 範囲
27 偏光装置
28 支持手段
30 法線
31 レンズ
32 光学装置
35a、35b 照明領域
41 (第1の)角度
42 (第2の)角度
55 (2次元)検出チップ
60 照明スポット
64 ダイ
65 照明装置
66 デジタルモジュレータ(DMD)
67 光源
70 分光(ないし分散)要素
85 照明パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
26 Range 27
67
Claims (32)
所定のスペクトル感度を有し、該ウエハ表面上の該1以上の該照明スポットからデータを記録する、1つの検出光線路内に配置された検出装置と、
該ウエハ表面と該検出装置との間で相対的な動きを発生する撮像装置であって、それによって該照明スポットはジグザグ状に走査方向に移動して該ウエハ表面全体を通過(走査)する、撮像装置と、を含み、
該1以上の照明スポットは複数の異なるスペクトル範囲で検出される、
ことを特徴とするウエハ検査装置。 One or more illuminating devices respectively disposed in one illuminating light line, the one or more illuminating devices illuminate an illumination spot on the wafer surface, and an illuminating device which is a continuous light source;
A detection device disposed within one detection optical line having a predetermined spectral sensitivity and recording data from the one or more illumination spots on the wafer surface;
An imaging device that generates relative movement between the wafer surface and the detection device, whereby the illumination spot moves in a scanning direction in a zigzag manner and passes (scans) the entire wafer surface. An imaging device,
The one or more illumination spots are detected in a plurality of different spectral ranges;
A wafer inspection apparatus.
第2の照明光線路内を該ウエハ表面に向けて照明光線を照射するための、連続光源として構成された第2の照明装置と、
第1の検出光線路を規定する第1の検出装置と、
第2の検出光線路を規定する第2の検出装置と、を含み、
該第1及び第2の検出装置は所定のスペクトル感度を持ち、該ウエハ表面で走査方向に移動可能な1以上の照明範囲のデータを、複数の異なるスペクトル範囲で検出する、ウエハ検査装置。 A first illuminating device configured as a continuous light source for irradiating an illuminating beam toward the wafer surface in the first illuminating light line;
A second illuminating device configured as a continuous light source for irradiating an illuminating beam toward the wafer surface in the second illuminating light line;
A first detection device defining a first detection optical line;
A second detection device defining a second detection optical line,
The wafer inspection apparatus, wherein the first and second detection devices have predetermined spectral sensitivity and detect data of one or more illumination ranges movable in the scanning direction on the wafer surface in a plurality of different spectral ranges.
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